Работа образования поверхности раздела

Будем теперь вытаскивать пластинку из жидкости, двигая ее вверх. Движение это пусть будет происходить настолько медленно, чтобы соответствующий процесс мог рассматриваться термодинамически обратимым и равновесным. Из равновесности процесса вытекает, что на каждом его этапе при бесконечно малом перемещении на расстояние dx работа внешней силы будет равна разности работы образования сухой поверхности и работы образования поверхности раздела твердое тело—жидкость. Таким образом, [c.75]

Работа образования поверхности раздела фаз 6 [c.235]

Кроме указанной выше причины появления величины Ь, существует еще одна, которая связана с тем, что при возникновении новой фазы совершается работа образования поверхности раздела фаз зР, а также работа расширения. [c.7]

Таким образам, общее увеличение свободной энергии системы равно 7з работы образования поверхности раздела зародыша критического размера, и, следовательно, только /з энергии, необходимой для образования зародыша, покрывается за счет энергии, выделяющейся при переходе из неустойчивого в устойчивое состояние. Недостающая часть поставляется за счет флуктуаций. [c.172]

Поверхностная энергия кристаллов находится в прямой связи также с сопротивлением кристаллов истиранию. Энергия, сообщенная кристаллу в форме механической работы, затрачивается не только на теплоту и работу пластической деформации, но и на работу образования поверхности раздела. Предположив, что при взаимной притирке двух кристаллов работа, затрачиваемая на увеличение поверхности, распределяется равномерно на оба кристалла и что размеры зерен обоих кристаллов после истирания одинаковы, получают (по В. Д. Кузнецову), что стертый объем V обратно пропорционален поверхностной энергии [c.264]

Каждый член, стоящий в правой части уравнения (6.38), определяет количество теплоты, вынесенное в основной объем жидкости в единицу времени с единицы площади теплоотдающей поверхности соответственно за счет турбулентного обмена, в форме избыточной энтальпии перегретой жидкости, выталкиваемой из пристенной области паровыми пузырями, а также в форме работы, затраченной на образование поверхности раздела фаз. В этом уравнении и Wi — температура и скорость жидкости на границе между ламинарным слоем и турбулентным ядром потока соответственно t и W — средние температура и скорость в ядре потока У — объем жидкости, захватываемый одним паровым пузырем при отрыве от поверхности нагрева А и F — соответственно площади поперечного сечения и поверхности трубы С — константа. [c.185]

Если произведение этих переменных умножить и поделить на р", то получим переменную, обратную числу К,,, т. е. 1/Ка. Число al dop"r) является мерой отношения работы, затраченной на образование поверхности раздела фаз (или свободной энергии поверхностного слоя), к теплоте, необходимой для испарения жидкости в количестве, соответствующем массе пара, заключенной в объеме, ограниченном созданной поверхностью [181]. Следовательно, и число Ко характеризует соотношение между теплотой испарения и свободной энергией поверхностного слоя. [c.187]

РАБОТА АДГЕЗИИ ПРИ ОБРАЗОВАНИИ ПОВЕРХНОСТИ РАЗДЕЛА ТВЕРДОГО МЕТАЛЛА С ОКИСЬЮ АЛЮМИНИЯ [35] [c.332]

В двухфазных (а + р)-титановых сплавах получить равновесную структуру при низких температурах практически невозможно из-за замедленной диффузионной подвижности легирующих элементов. Поэтому режимы стабилизирующей термической обработки для этих сплавов выбирали так, чтобы получить метастабильное состояние структуры, устойчивое в интервале температур —40 -н -fl 50° С. Устойчивость мета-стабильного состояния в данном небольшом интервале температур определяется не только малой диффузионной подвижностью легирующих элементов, но в большей степени выигрышем, в общей энергии системы за счет работы, затрачиваемой на образование поверхностей раздела фаз. [c.74]

Для образования границы раздела фаз необходимо затратить определенную работу А. При постоянных объеме, давлении и температуре работа образования границы раздела, отнесенная к единице поверхности, характеризуется величиной поверхностного натяжения о, Дж/м [c.6]

Переход одной фазы в другую обусловлен наличием зародышей в метастабильной фазе. Работа образования зародышей кристаллизации определяется изменением свободной энергии системы при переходе жидкой фазы в твердую. Если рост зародыша связан с уменьшением свободной энергии системы, то кристалл будет увеличиваться за счет жидкости. Наоборот, если рост зародыша соответствует увеличению свободной энергии системы, то он будет плавиться. Свободная энергия системы складывается из объемной свободной энергии переохлажденной жидкости, объемной свободной энергии кристалла и свободной энергии поверхности раздела. Для системы с огромным числом атомов в объеме поверхностные эффекты играют весьма малую роль по сравнению с объемными. В зародыше же количество атомов мало и эффекты, связанные с образованием поверхности раздела, приобретают существенное значение, в связи с чем работа образования зародыша сильно зависит от поверхностного натяжения на границе жидкость—кристалл. Если привести в соприкосновение твердую и жидкую фазы при температуре кристаллизации, то обе фазы будут находиться в динамическом равновесии. [c.56]

Работа образования критического зародыша твердого раствора состоит из двух частей первая обусловлена образованием поверхности раздела кристалл — расплав, вторая — возникновением флуктуаций концентраций (Д. С. Каменецкая [70, с. 307—315]) [c.60]

Роль включений связана с изменением величины работы на образование поверхности раздела, т. е. с изменением второго члена правой части уравнения (1). Если поверхностное натяжение между новой фазой и включением меньше, чем натяжение на поверхности раздела между новой и старой фазой, то работа образования зародыша уменьшается и вероятность его зарождения увеличивается. Кристаллизация новой фазы в этом случае происходит на готовой подкладке. [c.381]

Поверхностное натяжение - работа образования единицы площади поверхности раздела фаз при постоянной температуре Поверхностное натяжение жидкости часто определяют как силу, действующую на единицу длины контура поверхности раздела фаз и стремящуюся сократить эту поверхность до минимума. Благодаря поверхностному натяжению капля жидкости при отсутствии внешних воздействий принимает форму шара. [c.152]

Например, при образовании парового пузыря в процессе кипения совершается работа сил поверхностного натяжения, в этом случае поверхность раздела паровой и жидкой фаз является обобщенной координатой, а коэффициент поверхностного натяжения — обобщенной силой. [c.14]

Это неравенство обусловлено тем, что для образования двух тел I и II из одного I -Ь II надо затратить работу для преодоления действия обобщенных внутренних микроскопических сил сцепления ) по поверхности раздела. Работа этих обобщенных внутренних сил сцепления при разделении тела на части обязательно отлична от нуля и отрицательна. [c.535]

При малых расходах газа его истечение через отверстие будет происходить в виде отдельных пузырей, как показано на схеме рис. 3-3. Если пренебречь силами инерции, то работа образования пузыря слагается из работы на изменение свободной поверхности раздела фаз и работы против силы гидравлического сопротивления перемещению этой границы [c.45]

Физические условия появления пузырьков на теплоотдающей поверхности во многом сходны с рассмотренной картиной объемного вскипания. Главное отличие состоит в том, что паровой пузырек кроме межфазной поверхности будет иметь поверхность раздела твердое тело— жидкость, на которой обычно молекулярное сцепление более. или менее ослаблено. Поэтому величина слагаемого в выражении для L, указывающего работу образования новых поверхностей раздела фаз., оказывается количественно меньшей. В итоге меньшей становится и вся величина минимальной работы, а возникновения пузырька — большей. [c.297]

В пользу механизма затупления вершины трещины свидетельствует также поведение некоторых металлических композитов. При введении малых количеств (2—5%) дисперсных (размером 1— 5 мкм) слабо связанных с матрицей твердых сферических частиц в материал, которому обычно присущи малые значения энергии разрушения, вязкость последнего может существенно увеличиться. Слабая поверхность раздела способствует образованию округлых полостей и не может выдерживать растягивающих напряжений, вследствие чего трещина тормозится из-за уменьшения локальных растягивающих напряжений, а вершина ее притупляется полностью. Таким образом, работа разрушения композита значительно увеличивается [18]. [c.303]

Теоретическая работа адгезии — это работа, которую необходимо совершить, чтобы разрушить единичную площадь поверхности раздела с образованием единичной поверхности металла и окисла. Эта величина выражается формулой [c.317]

Первые дьа слагаемых представляют собой произведение площади поверхностей раздела жидкость - пар и пар - твердое тело на соответствующие доьерхностные натяжения и характеризуют работу образования поверхностей раздела при возникновении паровой фазы.Третье слагаемое описывает объемную работу против сил давление, а четвертое - молекулярную работу, идущую на увеличение среднего расстояния между моле- кулами при фазовом превращении жидкости в пар. [c.82]

Переохлаждение в однородной гомогенной фазе определяется работой образования границы раздела при появлении кристаллич. фазы внутри материнской. Эта работа положительна, если удельная свободная энергия границы а>0. Образование агрегата новой кристаллич. фазы из N частиц с поверхностью 7( кЛ ) = увеличивает термодинамич. потенциал Ф системы ла величину, равную а7(с0кЛ ) где число у зависит от формы агрегата, Одновременно Ф уменьшается на ЖДц, [c.497]

Энергия G, необходимая для движения трещины на единицу длины, равна истинной поверхностной энергии только в следующих случаях 1) материал хрупкий и не способен деформироваться в процессе разрушения 2) рассматриваемое тело является бесконечно большим, так что при наличии трещины, например типа эллипса, можно не принимать во внимание никакие другие факторы, кроме длины трещины 3) нестабильность разрушения возникает в момент до стижения критической нагрузки при неподвижной трещине. Все эти условия реализуются в случае абсолютно хрупких материалов (типа стекла). Для металлических материалов работа G не равна теоретической поверхностной энергии. Орован [3], а затем Ирвин [4] предположили, что при образовании поверхностей раздела в металлических материалах высвобождаемая энергия упругой деформации в значительной степени затрачивается на пластическое течение у вершины трещины. Критическое значение этой энергии существенно превышает величину поверхностной энергии 2 . Это позволило представить зависимость между разрушающим напряжением и длиной трещины I в виде [c.17]

Возникновение парового зародыша как в объеме насыщенной жидкости, так и на элементе поверхности твердой фазы имеет флуктуацион-ный характер. Вероятность флуктуационного возникновения зародыша пропорциональна ехр(- LjkT), где Z, - работа, затрачиваемая на образование пузырька. На поверхности раздела жидкость—твердая фаза молекулярное сцепление ослаблено и работа, затрачиваемая на образование пузырьков, равная изменению термодинамического потенциала системы ДФ при его появлении, меньше, чем в объеме жидкости, и может быть рассчитана по выражению [c.83]

Характер адгрзии объясняют несколько концепций, не противоречащих друг другу. Так, в работе [136] указывается, что величина адгезии покрытия обусловливается смачиванием поверхности подложки покрытИе.м, т. е. способностью связующего вытеснить газы и влагу, удерживаемые с помощью водородных связей на поверхности адсорбированного мономолекулярного слоя. В работе [137] адгезия расС.матрнвается как результат электростатического притяжения между зарядами двойного электрического слоя, образованного на поверхности раздела покрытие — подложка. Ряд других авторов видит природу адгезии в химическом взаимодействии матепнала покрытия и металла [138] и др. [c.171]

Наиболее эффективным и надежным способом интенсификации теплообмена при кипении является применение пористых металлических покрытий. При этом пористая структура образуется либо в результате покрытия поверхности трубы тонкими металлическими сетками, либо нанесением на нее металлического порошка определенной зернистости. При этом образуется пористый слой с разветвленной системой сообщающихся между собой капиллярных каналов, через которые происходят эвакуация пара и подпитка пористой структуры жидкостью, подтекающей сюда под действием сил поверхностного натяжения. Кипение происходит как внутри пористого покрытия, так и на его поверхности. Высокая ннтен-сивность теплообмена свидетельствует о том, что пористая структура создает весьма благоприятные условия для зарождения и роста паровых пузырей. Например, авторы работы [137] указывают, что при кипении н-бутана (р= 1,27-10 Па) на гладкой трубе образование паровых пузырей по всей ее поверхности наблюдалось только при = 35 кВт/м2, а дд трубе с пористым покрытием вся поверхность трубы была занята паровыми пузырями уже при 7=1,5 кВт/м . Эти и многие другие опыты показали, что устойчивое развитое кипение на поверхностях с пористыми покрытиями устанавливается при весьма незначительных температурных напорах (перегревах жидкости). Основной причиной этого является то, что в данном случае поверхности раздела фаз возникают внутри пористого слоя [54, 130, 146]. При выбросе паровой фазы из пористой структуры в последней всегда остаются паровые включения, в которые испаряется тонкая пленка жидкости, обволакивающая стенки капиллярных каналов [54, 130]. В соответствии с моделью автора [14G] испарение микропленки происходит по всей поверхности капиллярного канала, высота которого равна толщине пористого покрытия. Таким образом, элементы пористой структуры сами являются центрами зарождения паровой фазы. Так как диаметр капиллярных каналов (10- —10 м) больше критического диаметра обычного центра парообразования, то испарение пленки в паровые включения или с поверхности капилляра требует значительно меньшего перегрева жидкости. Не менее важное значение имеет и то, что в пористой структуре перегрев поступающей в капилляры жидкости происходит в условиях весьма высокой интенсивности теплообмена. Действительно, при таких малых диаметрах капилляров движение жидкости в них всегда ламинарное. В этом случае значение коэффициента теплоотдачи определяется из условия (ас ) Д = 3,65. При диаметре капилляров 10- —10 м значение а получается равным 5-103—5-Ю Вт/(м2-К). В условиях сильно развитой поверхности пористого слоя только за счет подогрева жидкости можно отводить от стенки весьма большие тепловые потоки. Снижение необходимого перегрева, а также интенсивный подогрев жидкости существенно уменьшают время молчания центров парообразования, что также способствует интенсификации теплообмена на трубах с пористыми структурами. [c.219]

Были предприняты попытки разработать аналитические методы, позволяющие прогнозировать влияние диффузии через поверхность раздела на механические свойства комшоиентов при этом градиенты состава в химическом континууме по нормали к поверхности раздела аппроксимировали с помощью дифференциальных методов [19]. Хотя развитый в работе [19] метод не является достаточно общим, там убедительно показано, что при наличии химически размытой зоны раздела вне зависимости от того, имеются ли в ней химические соединения или нет, композит превращается в многокомпонентное образование, каждый компонент которого вносит свой вклад в свойства композита. [c.49]

С точки зрения представлений об окисной связи работа [45] достойна упоминания, так как в предложенной модели композита сапфир — никелевый сплав авторы обусловили химическим взаимодействием прочность связи. Они предположили, что прочность связи возрастает по мере увеличения степени взаимодействия. Однако эффективная сила связи может и уменьшаться, если избыточное взаимодействие ослабляет упрочиитель. Прочностные аспекты этой теории обсуждаются более подробно в гл. 4, посвященной влиянию поверхностей раздела на продольную прочность композитов. Там отмечается, что наблюдаемая прочность связи очень мало изменяется с ростом толщины зоны взаимодействия от 0,1 до 5 мкм. Этот результат может означать, что для образования весьма прочной связи достаточно совсем небольшого взаимодействия. Последнее объяснение лучше согласуется с тем влиянием реакции на (Прочность связи, которое наблюдается в системах других типов, например титан — бор. [c.85]

Анализ содержания кислорода в затвердевших каплях показал, что при разрушении по поверхности раздела существует линейная зависимость прочности связи от содержания кислорода. Рис. 15 иллюстрирует качественное соответствие между положением максимумов на рис. 14 и расчетными величинами растворимости кислорода в сплавах Ni — Сг и Ni — Ti в зависимости от содержания Сг и Ti. По-видимому, образование соответствующих окислов вызывает ослабление связи на поверхности раздела сапфир — сплав. В образцах, которые разрушились по телу AI2O3 на поверхности раздела, видимо, присутствовал ион Сг +, так как сапфир был окрашен в зеленый цвет. Эта работа подтверждает высказанное в [c.329]

Келли и Дэвиса i[20]. Однако применительно к указанным системам в этих работах не затронуты вопросы снижения прочности волокон при изготовлении композита и ожидаемого изменения таких механических свойств, как, например, поперечная прочность, которые наиболее чувствительны к процессу образования связи на поверхности раздела. Как будет показано ниже, на эти вопросы, по крайней мере для матрицы Ni — Сг, можно ответить на основании данных работы Мегана и Харриса [31]. [c.339]

Электронно-микроскопическим методом при большом увеличении изучались реплики, снятые с поверхности стекловолокон, обработанных силановым аппретом. Было установлено, что оптимальными свойствами обладают однонаправленные композиты, которые армированы стекловолокнами, обработанными 0,1—0,25%-ным раствором силановых аппретов, в то время как для образования мономолекулярного слоя требуется всего лишь 0,02—0,04% силана. На электронной микрофотографии стекловолокна, обработанного о, 1%)-ным водным раствором силана, можно видеть большое количество гидролизованного силана в матрице между волокнами (рис. 2). Промывание стекловолокон горячей водой приводит к разрушению большей части силановых мостиков, не ухудшая свойств композитов, армированных таким стекловолокном. Отсюда следует, что для прочной связи волокна с полимером достаточно наличия на стеклянной поверхнасти мономолекулярного слоя аппрета. На практике обычно используются силаны более высокой концентрации с учетом неоднородного осаждения их на пряди (пучке) волокон. Видимые островки аппрета, осевшего на поверхности стекловолокна, незначительны, что подтверждается результатами электронно-микроскопичеокого исследования реплик. Даже при самом большом увеличении на стекловолокне нельзя обнаружить монослоя аппрета. В работе [47] было показано, что осаждение равномерно деформируемого пластичного слоя силиконового полимера на поверхности раздела зависит от природы силанов. [c.18]

В работе [9] также отмечены максимумы изменения энергии разрушения двух других полимерных систем, а именно эпоксидная смола — стекло и полиэфирная смола — стекло. Авторы [91 показали, что энергия разрушения зависит от степени связи по границе раздела стеклянных шариков и полимерной матрицы. Степень этой связи изменялась перед изготовлением композита путем предварительной обработки стеклянных шариков различными способами. Наибольшие значения энергии разрушения были получены при предварительной поверхностной обработке шариков составом, который применяется для облегчения выемки изделия из формы, что приводило к наиболее слабой связи по поверхности раздела. При увеличении прочности межфазных связей другими составами были получены более низкие величины энергии разрушения. На рис. 7 приведены аналогичные результаты для системы эпоксидная смола — стекло. Авторы [9] объяснили эти результаты образованием большей плогцади поверхности вследствие нарушения связи стеклянных шариков с матрицей в процессе возникновения треш ины. [c.25]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...